7月22日,化材學院林業工程學科生物質仿生智能研究團隊在材料科學領域國際頂尖期刊《Prog. Mater Sci.》(中科院1區Top,IF=37.4)在線發表題為“Intelligent designs from nature: biomimetic applications in wood technology”(木材仿生智能科學與技術)的綜述論文。第一作者是該團隊博士陳逸鵬,通訊作者為東北林業大學李堅院士、浙江農林大學沈曉萍副教授和孫慶豐教授。浙江農林大學化學與材料工程學院為該論文第一單位和通訊作者單位。

該綜述論文全面總結闡釋了近期在生物仿生木材制品領域的研究進展,通過融合納米技術、分子生物學、界面化學以及物理建模等先進技術,模仿并構筑具有獨特功能的自然生物結構。從生物仿生的視角出發,深入解構自然現象和生物結構,探究組成和結構設計原理、構效機制和重構策略,建立木基生物仿生功能/智能材料的理論和技術基礎。通過借鑒自然界和木材中固有智能行為和獨特結構的啟示,探討了用于加工仿生木材復合材料的技術手段,旨在實現木材的自增值(如超疏水木材、分級結構木材、磁性木材)、自修復、自學習(如氣凝膠型木材)以及環境適應性(如熱響應、光響應、pH響應木材等)。木材仿生智能科學為多種木材加工技術提供了全新的理念、設計方法和組合途徑,通過化學處理、物理加工以及生物加工,賦予木材全新的功能和智能響應能力。

木材仿生智能科學示意圖
生物質仿生智能科學研究團隊圍繞木材仿生智能科學研究,近期已連續發表系列高質量國際學術論文,包括木材分級結構解譯及2D多功能平臺構建(ACS Nano, 2023, 17: 12663?12672,IF=17.1)、木質纖維重構的可穿戴“類森林織品”(ACS Nano, 2023, DOI: 10.1021/acsnano.3c00820,IF=17.1)、氫鍵-共價鍵順序橋接的高溫EM-IR雙隱身強韌薄膜(SmartMat, 2023, e1207,IF=20.4;Chem. Eng. J., 2023, 468: 143661,IF=15.1)等,證明了木材仿生智能科學在材料科學和工程中的原則和技術指導意義,實現了從納米到宏觀層次上對材料結構層次的自然引導控制。

木材分級結構解譯及2D多功能平臺構建示意圖

類森林紡織品示意圖
(化材學院 謝秀琴)